第35卷 第5期2006年10月小型内燃机与摩托车
SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEVo.l35No.5
Oc.t2006
过量空气系数对四冲程小型通用汽油机排放的影响
刘胜吉
施万里
王 建
(江苏大学 镇江 212013)
摘
要:本文介绍了国内小型通用汽油机的发展概况和特点,针对美国和欧洲有关小型通用汽油机的排
放限值要求,对188F小型通用汽油机进行台架试验研究,得出了目前国内影响通用汽油机排放的主要因素是各种工况下的油气混合比例,给出了过量空气系数与小型通用汽油机的CO、HC和NOx排放之间的变化规律,提出了兼顾汽油机动力性、经济性、工作稳定性和低的排放性能来优化化油器过量空气系数特性的有效措施。关键词:小型通用汽油机
过量空气系数
化油器
排放
中图分类号:TK411.5 文献标识码:A 文章编号:1671-0630(2006)05-0041-04
TheInfluenceofCoefficientofExcessAirontheEmissionsof
Four strokeNon roadSpark ignitionSmallEngines
LiuShengj,iShiWanl,iWangJianJiangsuUniversity(Zhenjiang212013)
Abstract:ThispaperintroducethedevelopmentandcharacteristicsofNon roadspark ignitionsmallengines.AimingattheAmericaandEurope srequirementsontheemissionlimitsoftheNon roadspark ignitionsmallengines,wecarryouttheteston188Fgasolineengine,andconcludethatthemainfactorinfluencingthegaso lineengineistheair/fuelratio,andgivethechangingrulebetweenthecoefficientofexcessairandtheemis sionofCO,HCandNOxofgasolineengine,andbringforwardtheeffectivemeasurestooptimizethefeatureofcarburetorgivingattentiontothedynamics,economics,stabilityandlowemissionofgasolineengine.Keywords:Non roadspark ignitionsmallengine,Coefficientofexcessair,Carburetor,Emission
前言
小型通用汽油机在我国是指功率在30kW以下的小型发动机,而欧洲和美国等国家及地区是指功率在19kW以下的小型发动机
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较小排量的及要求能翻转的手持式草坪和花园设备,比如剪草机、树叶吹吸机、链锯、及清雪机;四冲程汽油机主要用作水泵、割草机、发电机组、小型便携移动机械及娱乐机械等设备。与二冲程汽油机相比,四冲程汽油机有许多优点:四冲程汽油机的性能受换气过程影响较小,新鲜充量与废气掺混的机会较少,换气终了时残余废气系数小,经济性、排放性能好。所以在通用汽油机总产量中四冲程多于二冲程汽油机,随着技术的发展和排放限值要求的不断提高,四冲程汽油机占总产量的份额有继续扩大的趋势。
,它们主要用作草坪,园林
机械、农业机械、发动机组、工业用小型便携移动机械及非道路用车辆的动力。小型通用汽油机采用二冲程或四冲程的结构,主要冷却方式为风冷,它的特点是结构相对简单、质量轻、机动性好,因此用途特别广泛,但是由于结构特点和成本等因素,许多现代内燃机新技术难以在这一领域应用。二冲程风冷发动机主要用于
作者简介:刘胜吉(1958-),男,教授,研究方向:中小型内燃机工作过程与性能。
42 小 型 内 燃 机 与 摩 托 车 第35卷
通用小型汽油机的用途广泛,年产量较大,全世界年产量已超过4000万台,其中美国的生产和销售量最大,超过2000万台,日本和欧盟其次
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经济性、工作稳定性以及发动机可靠性及耐久性的要求。一般情况下,为了保证发动机的功率和工作稳定性,化油器配给的混合气浓度比较浓(实验测得过量空气系数 t在0.75~0.82之间),必然导致HC和CO排放量大,难以满足发动机排放法规的要求,同时汽油机油耗偏高,因此需要重点优化过量空气系数,使通用汽油机的HC、CO、NOx满足法规要求。
过量空气系数 t大小对汽油机HC、CO、NOx排放影响的一般规律是
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。中国的通用
小型汽油机行业也已有几十年的历史,但由于种种原因,在2000年以前的数年中,产量一直在几十万台徘徊,与美、欧、日的巨大产量相比有着很大的差距。但近几年我国加入了WTO组织后,国外市场需求急增,特别是随着国外通用小型汽油机生产企业、国内大型摩托车生产企业、新兴民营企业的介入,中国的通用小型汽油机行业呈现出飞速发展的势头,并且产品以各种形式销往国外,据不完全统计,近几年我国通用汽油机的产量连年翻番,2002年通用小型汽油机的产量接近200万台,2005年按有关资料的粗略估计产量激增到1000万台以上,总产量有仅次于美国的趋势。我国生产的小型汽油机很大一部分产品是出口美国、欧洲等国家,而影响产品出口的主要因素是他们严格的排放法规,如美国联邦环保署(EPA)、美国加州大气资源局(CARB)和欧盟都分别制定了非道路用小型发动机排放法规。要满足这些排放法规的限值要求,对通用汽油机的排放性能、动力性、经济性和可靠性都有很高的要求,因此提高小型通用汽油机的综合性能的研究非常紧迫,国内已有文献对此论述
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:随着 t的增加,CO排放浓
度逐渐下降,当 t 1.05后,CO的值已很低且基本不变;HC排放浓度随 t的变化有一个谷值且出现在较理论过量空气系数较稀的位置(1.2~1.3左右);NOx的浓度有一个最大峰值且出现在理论过量空气系数附近并且靠近稀混合气的一侧(1.05左右)。 上述变化规律对各类汽油机基本趋势应是相同的,但小型通用汽油机的缸径大小、燃烧室结构、点火参数等不同所对应CO、HC、NOx峰值大小也是不同的;不同转速负荷工况的CO、HC、NOx峰值大小及变化规律也会改变;HC、NOx的测试原理、方法不同,其峰值大小也会不同,这些需要我们去试验研究,结合法规要求得出各种测试工况下过量空气系数对通用汽油机排放值的影响。
,但详细的
指导企业生产控制的研究资料还很少。本文以188F小型通用汽油机为例介绍此项研究的部分工作。
2试验样机和试验方法
1影响小型通用汽油机排放的因素
本文以188F通用汽油机为研究对象,研究过量空气系数 t对CO、HC、NOx排放值的影响,188F汽油机的主要结构参数见表1。
排放研究试验主要用OTC公司生产的STARGAS898型废气分析仪进行,即通常所说的五气分析仪,这样研究结果能直接指导企业生产中的质量控制。在正式的排放测试时(如进行美国EPA或欧洲排放试验认证),排放测试设备要符合相关法规要求(如使用HORIBA的7200D型废气分析仪)。由于它们的排放测试原理、方法及精度有所不同,因此它们所测试的排放结果也是有差异的,大量的试验证明它们的测试结果有可比性。